ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.06.2024
Просмотров: 84
Скачиваний: 0
АСТТ (б)-С2, 16/10, 14/10, 11/8 й др. Сатиновые стеклоткани эла стичны и обеспечивают хорошую выкладку пресс-материала в прессформе и хорошо пропитываются связующим.
Применяемые эпоксидные смолы марок ЭД-6, ЭД-13, ЭЦД-13 и УП-63 имеют высокую адгезионную и когезионную прочность, малое водопоглощение в сочетании с высокой вязкостью и актив ностью.
|
Состав стеклотекстолитов горячего прессования |
Таблица 1 |
||
|
|
|||
Пресс-материал |
Связующее |
Смола |
Отвердитель |
|
СТЭР-1, |
ЭР (эпокси- |
ЭД-13 (эпоксидиано |
Бакелитовый |
|
|
резольное) |
вая) |
лак, |
дициандиа- |
|
|
|
мид |
|
СТЭТ-1 |
ЭТ |
То же |
ТЭАТ-1 (три |
|
|
|
|
этаноламинтита |
|
|
|
|
нат) |
|
СТЭТ-2 |
ЭТ-Ц |
ЭЦД-13 (эпоксициан- |
ТЭАТ-1 |
|
|
|
уратная) |
|
|
СТЭТ-3 |
ЭТ-63 |
УП-63 (эпоксирезор |
ТЭАТ-1 |
|
|
|
циновая) |
|
|
СТЭТ-1-А |
ЭТ-А |
ЭД-13 (эпоксидиано |
ТЭАТ-1, сажа |
|
|
|
вая) |
тиурам |
|
СТЭТ-2-А |
ЭТ-Ц-А |
ЭЦД-13 (эпоксициан- |
То же |
|
|
|
уратная) |
|
|
СТЭТ-З-А |
ЭТ-63А |
УП-63 (эпоксирезор |
» |
» |
|
|
циновая) |
|
|
В рассматриваемых стеклопластиках горячего отверждения (табл. 1) применяются два вида отвердителей: фенолформальдегидная смола (для стеклопластика СТЭР-І) и триэтаноламинтитанат (для стеклопластиков СТЭТ-1, СТЭТ-2, СТЭТ-3). Недостатком первого из них является непостоянная скорость отверждения фенолформаль дегидной смолы, которая меняется от партии к партии в широких пределах (время полимеризации раствора смолы в спирте — бакели тового лака — от 50 до 100 с), зависит от условий синтеза и длитель ности хранения. Нестабильность процесса отверждения фенол-
•формальдегидной смолы вызвала необходимость поиска новых, более стабильных отвердителей. Одним из таких отвердителей является триэтаноламинтитанат.
§ 2
Способы изготовления деталей из стеклопластиков
Изделия из стеклопластиков, имеющие волокнистую и слоистую структуру, изготовляются различными методами в зависимости от их назначения, предъявляемых требований к прочности, условий экс-
плуатации, размеров, конструкции и количества деталей в выпу скаемой партии.
Кратко изложим наиболее распространенные способы изготов ления деталей из стеклопластиков.
1. Г о р я ч е е п р е с с о в а н и е в ж е с т к и х ф о р м а х . Горячее прессование выполняется в два этапа. Первый этап пре дусматривает прессование таблеток. Стеклоармирующий материал при этом заранее пропитывается связующим либо пропитка осуще ствляется при изготовлении таблетки в процессе прессования непо-
прессования (компрессионного) в жестких формах: а — загрузка прессматериала; б — прессование; в — извлечение изделия.
1 — пуансон; 2 — матрица; 3 — выталкиватель; 4 — изделие.
средственно в форме. На втором этапе горячего прессования изго товление изделий осуществляется из пресс-материалов, предвари тельно пропитанных связующим (обычно стеклоармирующий мате риал — стеклоткань, стеклолента — пропитывается механизирован ным способом на пропиточных машинах), с использованием частично отвержденных таблеток. Сам процесс прессования протекает следую щим образом. Таблетка или заготовки пресс-материала загружаются в пресс-форму. После смыкания пресс-формы пресс-материал под воздействием температуры и давления, развиваемого прессом, пере ходит в пластическое состояние. С целью удаления газов, выделяе мых пресс-материалом и скапливающихся в формующей полости пресс-формы, обычно производят 1—2 подпрессовки. Подпрессовка заключается в открытии пресс-формы на 2—5 с после приложения давления и повторном смыкании ее. Режим прессования изделий из стеклопластиков характеризуется следующими параметрами: удель ным давлением, варьируемым в пределах 20—200 кгс/см2, которое выбирается в зависимости от геометрической формы прессуемой де тали; температурой прессования 155 + 5° С, определяемой составом
12
Рис. 3. Схема изготовления изделий из стеклопластиков методом литьевого прес сования: а — закрытие пресс-формы и нагрев пресс-материала под давлением; б — прессование изделия; в — подъем пуансона загрузочной камеры и удаление го тового изделия.
1 — загрузочная камера; 2 — пресс-материал; 3 —- пуансон; 4 — матрица; 5 — выталки ватель; 6 — пуансон загрузочной камеры; 7 — изделие.
Паблешіе
Рис. 4. Схема изготовления изделий вакуумным форме ванием: а — с жесткими ма трицей и пуансоном; б — с жесткой матрицей и эластичным пуансоном.
1 — емкость; 2 — ловушка; 3 — жесткий пуансон; 4 — стекломатериал; 5 — жесткая ма трица; 6 — уплотнение; 7 — кольцевой канал для поступления связующего; 8 — трубо провод избыточного давления; 9 — эластичный пуансон.
13
|
Способ |
|
пропитки |
Метод формования |
стеклоарми |
|
рующего |
|
материала |
Горячий (ком |
«Сухой» |
прессионный) в |
|
жестких формах |
|
Литьевой |
— |
Контактный «Мокрый»
Вакуумный |
Под |
|
вакуумом |
Дополнительное оборудо вание, необходимое
для формования
Пресс, снабженный системами нагрева и ох лаждения пресс-форм
То же
Распылительный пи столет, кисть, шпатель, ролики для уплотнения пропитанной стеклотка ни
Насос вакуумный, насос для создания до полнительного давле ния
Методы формования
Удельное давление формования,
кгс/см 2
|
|
|
Высокое |
|
о |
1 |
О |
О |
|
см |
см |
||
|
' |
|
|
1500—2000 (в за грузочной камере) и 500 (в формующей полости)
Низкое
0,5—0,8
Автоклавный |
|
Под |
Насос |
для |
создания |
1,5—5 |
|
|
вакуумом |
давления |
на |
эластич |
|
|
|
|
ный пуансон |
|
|
|
Намотка нитью] |
«Сухой» |
Термошкаф |
|
10— 20 |
||
или лентой |
I |
«Мокрый» |
ИК-излучатели |
10— 20 |
||
|
|
|
'X. |
|
|
|
Ѵ5і : |
связующего; временем |
выдержки изделия |
под давлением от 2 до |
^ |
6 мин на 1мм толщины прессуемого изделия. По окончании выдержки |
Д |
||
на режиме отпрессованная деталь охлаждается и извлекается из |
|
||
формы, удаляется облой и в случае необходимости механически обра |
|
||
батывается. Схема изготовления изделий методом горячего прессѳва- |
|
||
ния показана на рис. 2. |
Разновидностью горя- |
* |
|
2. Л и т ь е в о е |
п р е с с о в а н и е . |
,-|і |
|
чего прессования является литьевое прессование. Пресс-формы литье- |
:у*; |
||
вого прессования имеют загрузочную камеру, в которой пресс-ма- |
:-$t- |
||
териал под действием |
температуры размягчается до полужидкого |
|
|
состояния и затем пуансоном продавливается по каналам-литникам в формующую полость пресс-формы. Наличие загрузочной камеры позволяет равномерно прогревать весь пресс-материал. При литье вом прессовании применяются пресс-материалы, обладающие боль
Таблица 2
изделий из стеклопластиков
Температура |
Преимущества |
Недостатки |
формования, |
|
|
|
|
|
°С |
|
|
давление
150—160
140—200
Получение высокопрочных де талей с высокими точностью и чистотой поверхности. Механи зация и автоматизация техноло гического процесса
Получение разнотолщинных из делий повышенной точности (3— 4-го класса) и изделий со слож ной арматурой
Сложная конструкция прессформ
Применение пресс-материа лов только с большой теку честью
давление |
I Простое |
оборудование. |
Воз |
Малая |
производительность, |
||||||||
Комнатная |
|||||||||||||
невысокое качество из-за нерав |
|||||||||||||
|
можность |
изготовления |
крупно |
||||||||||
|
номерности укладки и нанесе |
||||||||||||
|
габаритных изделий |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
ния связующего |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
» |
Отсутствие прессового |
обору |
Повышенная пористость |
из |
|||||||||
делий |
(до 6—8%) |
|
|
||||||||||
|
дования. |
Простая |
конструкция |
|
|
||||||||
|
пресс-формы. Невысокая стои |
|
|
|
|
|
|||||||
|
мость |
используемого оборудова- |
|
|
|
|
|
||||||
|
ния |
|
|
|
|
|
|
Необходимость |
применения |
||||
150—160 |
Малый |
разброс |
показателей |
||||||||||
массивных форм |
|
|
|||||||||||
|
диэлектрических |
характеристик |
|
|
|||||||||
150—160 |
Механизация |
процесса |
ук |
Сложное оборудование для |
|||||||||
намотки |
изделия. Высокая |
по |
|||||||||||
150—160 |
ладки |
стеклоармирующего |
ма |
ристость |
(8—10%) |
|
|
||||||
|
териала |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
шой текучестью. Процесс литьевого |
прессования |
показан |
на |
||||||||||
РИС3 Ф о р м о в а н и е |
д е т а л е й |
из |
с т е к л о п л а с т и - |
||||||||||
К о в. В настоящее время существует большое количество технологи ческих приемов формования при низком давлении, но во всех. слу чаях в зависимости от того, содержит связующее РастВ0Р ™ ь ил* нет, стеклоармирующий наполнитель укладывается по і P *У
ИЛИ«МоіТрый>> способ формования состоит в еледующвм. Р ^ еіф ^н ы и стеклонаполнитель укладывается в форму и на него кистью или распылителем наносится слой жидкого связующего, котоРое>
проникая внутрь пакета стеклонаполнителя, пропитывает era При этом способе формования стеклоткань лучше выкладывается в фор* ,
15
При «сухом» способе формования стеклонаполнитель предвари тельно пропитывается на пропиточных машинах, раскраивается и укладывается в форму. Для придания эластичности стеклонапол нитель нагревается или укладывается в нагретую форму.
|
|
|
|
Процесс |
изготовления изде |
||||
|
|
|
|
лия |
может |
быть |
осуществлен |
||
|
|
|
|
контактным давлением, вакуум |
|||||
|
|
|
|
ным способом, автоклавным и |
|||||
|
|
|
|
пресс-камерным способами (рис. |
|||||
|
|
|
|
4,5) и намоткой нитью или лен |
|||||
|
|
|
|
той. В изделиях, полученных |
|||||
|
|
|
|
методом |
намотки |
стеклоткани |
|||
|
|
|
|
или стеклоленты на вращаю |
|||||
|
|
|
|
щуюся оправку, стеклопластик |
|||||
|
|
|
|
имеет ортогональное или неор |
|||||
|
|
|
|
тогональное |
расположение во |
||||
|
|
|
|
локон в зависимости от приня |
|||||
|
|
|
|
той схемы армирования. На |
|||||
Рис. 5. Схема изготовления изделий |
мотка производится «мокрым» |
||||||||
или «сухим» |
способом. |
||||||||
пресс-камерным способом. |
|
В табл. 2 показаны основные |
|||||||
I — матрица; 2 — пресс-материал; 3 |
— э л а |
||||||||
преимущества и недостатки каж |
|||||||||
стичный пуансон. |
|
||||||||
формования. |
Из табл. 2 видно, |
дого |
из перечисленных методов |
||||||
что при предъявлении к изделию |
|||||||||
требований |
высокой |
прочности, |
точности |
и чистоты |
поверхности |
||||
следует применять |
горячий |
(компрессионный) |
метод |
прессования |
|||||
в жестких |
формах. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Технология |
§ з |
|
|
|
|
|||
|
горячего прессования |
|
|||||||
Опыт изготовления деталей из стеклопластиков свидетельствует о том, что эти материалы в высокой степени чувствительны к ка честву исходных материалов и параметрам технологического про цесса [10].
Известно, например, что изменение исходного сырья для эпоксид ной смолы может существенным образом повлиять на ее реакцион ную способность, а попадание посторонних веществ в состав связую щего (в частности, воды) даже в весьма небольших количествах приводит к резкому ухудшению технологических качеств и меха нической прочности стеклопластика.
Технологический процесс изготовления изделий методом горячего прессования из эпоксидных стеклопластиков состоит из следующих основных этапов: приготовления связующего, механизированной пропитки стеклоткани связующим, раскроя и прессования. С целью получения изделий высокого качества на каждом этапе необходимо проводить контроль параметров технологического процесса. Кон тролю подлежат исходные материалы (связующие, стеклоткани, пропиточные лаки), параметры пропитки (содержание связующего,
16
растворимых и летучих компонентов), технологический режим прес сования (температура, давление, время выдержки на режиме).
Исходные материалы. Э п о к с и д н ы е с м о л ы . Основной характеристикой эпоксидной смолы является содержание эпоксидных групп (ГОСТ 10587—63). Содержание эпоксидных групп (эпоксидное число) оказывает решающее влияние на способ переработки стекло пластика в изделие, выбор отверждающей системы и механические свойства изделия. Метод определения эпоксидного числа основан на взаимодействии эпоксидных групп и соляной кислоты с образо ванием при этом хлоргидрина по схеме
СН2—СН—R—СН—СН2 + 2НС1 -» СН2—CH—R—-СН—СН2 (1)
\ |
) / |
I |
I |
I |
I |
и |
и |
С1 |
ОН |
ОН |
С1 |
Для определения содержания эпоксидных групп от партии смолы берут навеску 0,2—0,3 г, взвешивают с точностью до 0,0002 г, при бавляют 10 мл ацетонового раствора соляной кислоты. Смесь вы держивают в течение 30 мин при комнатной температуре, после чего оттитровывают раствором едкого натра.
Параллельно производят контрольный опыт в тех же условиях и с теми же реактивами, но без навески испытуемой смолы. Содержа ние эпоксидных групп (в %) вычисляется по формуле
X, = 0,0043X 100 Ѵ~ -Ѵі , |
(2) |
ис |
|
где V — объем точно 0,1 н. раствора едкого натра, |
идущего на тит |
рование в контрольном опыте, мл; Ѵг — объем точно 0,1 н. раствора едкого натра, идущего на титрование навески испытуемой смолы, мл; Gc — навеска смолы, г; 0,0043 — количество эпоксидных групп, соответствующее 1 мл точно 0,1 н. раствора едкого натра, г.
Допускаемые нормы по содержанию зпоксигрупп для различных смол приведены в табл. 3.
О т в е р д и т е л и . В качестве отвердителей стеклопластиков горячего прессования наиболее широкое распространение получили бакелитовый лак, триэтаноламин, триэтаноламинтитанат, дициандиамид.
Бакелитовый лак выпускается марки А (ГОСТ 901—56). Основ ными контролируемыми параметрами бакелитового лака являются
сухой остаток |
и скорость полимеризации. |
|
|
|
||
|
Допускаемые нормы содержания эпоксигрупп |
Таблица 3 |
||||
|
|
|
||||
|
|
для различных смол |
|
|
|
|
Контролируемый пара |
ЭД-6 |
ЭД-13 |
ЭЦД-13 |
УП-63 |
|
|
метр |
|
|
|
|
|
|
Содержание |
эпокси- |
14—18 |
12—14 |
26—28 |
22—23 |
|
групп, % |
|
|
|
|
—'to |
— |
|
|
|
|
•.. ' -г-н»« |
||
2 Е. К. Дщкеназд |
|
|
' |
17 |
||
|
|
.И |
г |
|||